JP2017511159A

JP2017511159A - 中空繊維フィルム束を備える人工肺

Info

Publication number: JP2017511159A
Application number: JP2016540959A
Authority: JP
Inventors: オチェル，ウォルフギャング; マウラー，アンドレアス
Original assignee: メドスメディジンテクニックアーゲー
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-03-11
Also published as: EP3129079B1; US20160339164A1; JP6631522B2; WO2015154736A1; DE112015001773A5; DE102014005353A1; EP3129079A1; US10322223B2

Abstract

中空繊維フィルム束を備える人工肺は、少なくとも特定のエリアが気泡保持フィルタによって囲まれる。中空繊維フィルム束及び気泡保持フィルタの最適な機能を確実にするために、ガス透過性保持構造が中空繊維フィルム束と気泡保持フィルタとの間に配置されることが提案される。【選択図】なし

Description

本発明は、少なくとも特定のエリアが気泡保持フィルタによって囲まれる中空繊維フィルム束を備える人工肺に関する。

人工肺は、血流とガス流との間のガスの交換に使用される。このために、人工肺は、ガス流と血流との間に遷移膜を形成する中空繊維フィルム束を有する。通常、ガスは中空繊維膜束の中空繊維内で案内され、一方で、血流は中空繊維外で案内される。その結果、中空繊維膜の壁において血流とガス流との間のガスの交換が達成される。そのような人工肺は、例えば、特許文献１（その全内容が参照される）から既知である。

気泡が血液の血流中に位置する場合、これらの気泡は、人工肺の入口から出口まで搬送される。そのような気泡を保持するために、特許文献２ではフィルタ要素が提案されており、フィルタ要素は、周方向の弾性を有し、張力下で中空繊維膜束に当接する。特許文献３も、環状の気泡捕捉フィルタ要素の内周面が環状の中空繊維フィルム束の外周面と接触するような人工肺を記載している。

そのような気泡保持フィルタの使用が、人工肺の機能に悪影響を与えることが分かっている。

欧州特許第７６５６８３号欧州特許第１８３９６９１号欧州特許第１６１８９０６号

したがって、本発明の目的は、気泡保持フィルタが人工肺の機能に悪影響を与えないように、一般的な人工肺を更に発展させることである。

この目的は、ガス透過性保持構造が中空繊維フィルム束と気泡保持フィルタとの間に配置される、一般的な人工肺によって解決される。

ガス透過性保持構造は、気泡保持フィルタと中空繊維フィルム束とのそのような接触を防止する。中空繊維フィルム束の中空繊維はしたがって、気泡保持フィルタのフィルタ開口上にもはや直接的に存在することはできず、それによって、気泡保持フィルタの機能が、気泡保持フィルタに当接する中空繊維によって悪影響を受けることが回避される。ガス透過性保持構造の結果として、中空繊維フィルム束の外面の中空繊維の機能も、中空繊維に当接する気泡保持フィルタによってもはや悪影響を受けない。保持構造はしたがって、気泡保持フィルタの完全な機能を使用することができ、血液も中空繊維の径方向外側の周りを流れることができるという結果につながる。

ガス透過性保持構造はまた、血液が通過することを可能にし、それによって、ガスの交換のために中空繊維フィルム束に沿って最初に案内された血液が次に、ガス透過性保持構造を通ってまず流れ、次に気泡保持フィルタを通って流れる。気泡はしたがって、人工肺の機能に悪影響を与えることなく保持されることができる。

ガス透過性保持構造が中空繊維膜束に当接する場合に有利である。ガス透過性保持構造は気泡保持フィルタが中空繊維膜束に当接することを防止するため、ガス透過性保持構造は中空繊維フィルム束に当接することができる。このために、ガス透過性保持構造は、中空繊維フィルム束の機能に悪影響を与えないように構成することができる。

気泡保持フィルタとガス透過性保持構造との間に中間のスペースを作るために、保持構造が可撓性であり、中空繊維フィルム束に圧縮圧力を加えることが提案される。保持構造は、任意の規定の孔径を有する必要がないため、可撓性であり、中空繊維フィルム束を圧縮するように構成することができる。他方で、気泡保持フィルタは伸張するべきではなく、これは、孔径がそれによって拡大され、結果として、気泡保持フィルタの機能が悪影響を受ける可能性があるためである。

中空繊維フィルム束と広く協働するために、保持構造が中空繊維フィルム束の外面を囲むことが提案される。この外面は、人工肺の構造に応じて湾曲しているか又は広範囲に平坦である。積層された膜の場合、外面は通常、広範囲に平坦であり、屈曲した人工肺の場合、外面は通常、湾曲しているか又は中心線に対して径方向に配置される。

１つの実施形態は、保持構造が網であることを提供する。そのような網は、規定の孔径を有して製造することができ、必要な材料の量に対して大きい自由な流れエリアを確実にする。

実験によって、保持構造が約１００マイクロメートル、好ましくは１００マイクロメートル超の孔幅を有する場合に有利であることが示されている。気泡保持フィルタは他方で、確実に機能するために、僅か５０マイクロメートルの孔幅を有するべきである。

気泡保持フィルタ及びガス透過性構造がそれぞれ織物から作られる場合に有利である。気泡保持フィルタ及びガス透過性構造は好ましくは、同じか又は異なる材料から織物としてそれぞれ製造することができる、互いに別個に製造される個別のパーツである。

１つの例示的な実施形態では、気泡保持フィルタ及びガス透過性構造は、同じ材料、好ましくはポリマー、好ましくはポリエステル（ＰＥＴ）から作られる。代替的な実施形態では、ガス透過性保持構造は、ポリマー、好ましくはポリアミド（ＰＡ）から作られる。

有利な実施形態は、ガス透過性構造が、中空繊維フィルム束の径方向外側に配置される人工肺の内側壁の形状に対応する円錐形状を有することを提供する。ガス透過性構造の円錐形状は、ガス透過性構造を、人工肺の円錐状の内側壁に対して平坦に当接するまで人工肺の内側壁内に導入することを可能にする。このために、ガス透過性構造が、人工肺の円錐状の内側壁によって形成されるスペース内に導入されることを可能にする特定の固有の安定性を有し、それによって、挿入中に人工肺の内側壁に当接する場合に有利である。

ガス透過性構造が中空繊維フィルム束の外側に配置される人工肺のハウジングの内側壁に対して確実に押圧される場合に特に有利である。これは、ガス透過性構造が内側壁に対して弾性的に押圧されるという効果を有するガス透過性構造の弾性によって達成することができる。しかし、カップの積み重ね中に、２つの円錐状の容器状構造が互いに押圧されることによって互いに当接することも達成することができる。

人工肺の例示的な実施形態が、図面に示されており、以下で記載される。

人工肺の斜視図である。人工肺の平面図である。図１に示されている人工肺の断面図である。気泡保持フィルタ及びガス透過性保持構造の協働を概略的に示す図である。

図１に示されている人工肺１は、血液入口２及び血液出口３を有する。水入口４及び水出口５が、血液の温度制御のために更なる接続部として設けられる。ガスが、入口６において人工肺に供給され、出口７において除去される。

人工肺ハウジング８はカバー９を有し、カバー９を介して血液が供給される。気泡が供給される血液中に位置するはずである場合、これらは、入口領域１０における強制血液渦によって液体から分離され、ガス出口１１を通して除去される。

血液は、最初に、水が血液の温度制御のために案内される中空繊維フィルム束１２に沿って径方向内側領域を流れ、次に、血液と、中空繊維内に案内されるガスの流れとの間のガスの交換を達成するために、中空繊維膜束１３が配置される径方向外側領域を通って流れる。最後に、血液は、出口３を通って人工肺を出る。

人工肺ハウジングは、径方向内側壁１４、中間壁１５及び外側壁１６を有する。人工肺の下側領域は、水入口４及び出口５並びにガス出口７が位置付けられるベース１７によって形成される。

中空繊維膜束１２及び１３は、地点１８〜２２においてシールするために接着剤に埋め込まれる。

図４は、血液出口領域３１を有する外側ハウジング壁３０、及び、径方向に更に内方に位置する内側ハウジング壁３２を非常に概略的に専ら一例として示している。外側及び内側ハウジング壁は、僅かに円錐状に互いに対して同心円状に配置され、それによって、互いに対して平行に配置される壁によって径方向に境界が定められるハウジング壁間にスペース３３がある。内側壁３２の下側領域に位置付けられるのは入口３４であり、入口３４は、血液が入口３４からスペース３３を通って出口３１まで流れることを可能にする。

スペース３３内に、内側壁３２の外面３５に当接する中空繊維膜束３６が設けられる。この中空繊維膜束３６は、ガス透過性保持構造３７によって内側壁３２に対して径方向内方に押圧される。ガス透過性保持構造はしたがって、中空繊維圧縮層として働く。

スペース３３の他方の側では、気泡保持フィルタ３９が外側壁３０の内面３８に対して当接し、スペース３３は、１つの地点において流れが通らなければならず、それによって、血液は血液入口３４から血液出口３１まで通ることができる。

図１に示されているような人工肺１では、気泡保持フィルタ３９及びガス透過性保持構造３７の両端が、中空繊維膜束１２及び１３のように、地点１８〜２２において接着剤に埋め込まれ、次いで、過剰な接着剤とともに上側及び下側が切り取られる。

設置された状態では、ガス透過性保持構造３７は、中空繊維フィルム束３６を内側壁３２に対して押圧するように張力下にある。その際に、網状の保持構造内の開口は、張力によって開いたままに保たれ、それによって、少なくとも１００マイクロメートルの平均孔径を有する孔幅が形成される。

気泡保持フィルタ３９は、保持構造３７から或る距離を置いて位置付けられ、その孔幅は、孔の平均直径が最高で５０マイクロメートルまでであるように設計される。

Claims

少なくとも特定のエリアが気泡保持フィルタ（３９）によって囲まれる中空繊維フィルム束（１３、３６）を備える人工肺（１）であって、ガス透過性保持構造（３７）が中空繊維フィルム束（１３、３６）と気泡保持フィルタとの間に配置されることを特徴とする、人工肺。
前記ガス透過性保持構造（３７）は前記中空繊維フィルム束（１３、３６）に対して当接することを特徴とする、請求項１に記載の人工肺。
前記保持構造（３７）は、可撓性であり、前記中空繊維フィルム束（１３、３６）に圧縮圧力を加えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の人工肺。
前記保持構造（３７）は、前記中空繊維フィルム束（１３、３６）の外面を囲むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の人工肺。
前記保持構造（３７）は網であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の人工肺。
前記保持構造（３７）は、約１００マイクロメートル、好ましくは１００マイクロメートル超の孔幅を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の人工肺。
前記気泡保持フィルタ（３９）は、僅か５０マイクロメートルの孔幅を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の人工肺。
前記気泡保持フィルタ（３９）及び前記ガス透過性保持構造（３７）は織物からそれぞれ作られることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の人工肺。
前記気泡保持フィルタ（３９）及び前記ガス透過性保持構造（３７）は、同じ材料、好ましくはポリマー、好ましくはポリエステルから作られることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の人工肺。
前記ガス透過性保持構造（３７）は、ポリマー、好ましくはポリアミドから作られることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の人工肺。
前記ガス透過性保持構造（３７）は、前記中空繊維フィルム束（１３、３６）の径方向外側に位置付けられる前記人工肺の内側壁（３９）の形状に対応する円錐形状を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の人工肺。
前記ガス透過性保持構造（３７）は、前記中空繊維フィルム束（１３、３６）の外側に配置される前記人工肺のハウジングの内側壁（３９）に対して確実に押圧されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の人工肺。